Cum înving şopârlele Gecko forţa gravitaţiei? - Eleanor Nelsen

Lecţia completă pe: http://ed.ted.com/lessons/how-do-geckos-defy-gravity-eleanor-nelsen

Şopârlele Gecko nu sunt acoperite cu lipici, cârlige sau cu cupe de sucțiune şi totuşi, se urcă uşor pe pereţi verticali şi stau atârnate de tavane. Ce se întâmplă? Eleanor Nelsen explică cum picioruşele lor fenomenale le permit să desfidă gravitaţia.

Lecţie de Eleanor Nelsen, animaţie de Marie-Louise Højer Jensen.

E miezul nopţii şi e linişte.

Se aude doar o şopârlă Gecko,
furişându-se după un păianjen.

Şopârlele Gecko parcă sfidează gravitaţia,
escaladând suprafeţe verticale,

plimbându-se cu capu-n jos, fără gheare,
lipici sau pânze de păianjen fermecate.

În schimb profită de un principiu simplu:
sarcinile electrice opuse se atrag.

Atracţia leagă compuşi,
precum sarea de bucătărie

alcătuită din ioni pozitivi de sodiu
lipiţi de ioni pozitivi de clor.

Dar picioarele şopârlei Gecko
nu sunt încărcate electric

şi nici suprafeţele pe care calcă.

Atunci de ce se lipesc?

E vorba de o combinaţie ingenioasă
de forţe intermoleculare şi inginerie.

Toate elementele din tabelul periodic
au afinităţi diferite pentru electroni.

Elemente ca oxigenul şi fluorul
sunt avide de electroni,

pe când cele ca hidrogenul şi litiul
nu-i atrag la fel de puternic.

Atracția unui atom față de electroni
se numeşte electronegativitate.

Electronii se mişcă permanent şi trec uşor
în locurile unde e nevoie.

În atomi cu electronegativităţi diferite
în moleculă, norul molecular de electroni

e atras spre atomul mai electronegativ.

Se crează un loc în norul de electroni,

prin care ies
sarcinile pozitive ale nucleului,

dar şi o aglomerare de electroni
în alt loc.

Molecula în sine nu e încărcată electric,

dar are părți
încărcate pozitiv sau negativ.

Acestea pot atrage moleculele învecinătate
una spre cealaltă.

Ele se aliniază cu
petele pozitive ale uneia

lângă petele negative ale celeilalte.

Nici măcar nu e nevoie de atomi
puternic electronegativi

pentru a crea aceste forțe.

Electronii sunt mereu în mişcare

şi câteodată se îmbulzesc
temporar într-un loc.

Acea licărire de sarcină e suficientă
să atragă molecule laolaltă.

Asemenea interacţiuni
între molecule neîncărcate electric

se numesc forţe Van der Waals.

Sunt mai slabe decât interacţiunile
dintre particule încărcate electric,

dar dacă sunt destule,
efectul se cumulează.

Ăsta-i secretul şopârlei gecko.

Picioruşele ei sunt tapetate
cu creste flexibile,

acoperite cu structuri fine, păroase,

mult mai fine decât părul uman,
numite sete.

Fiecare seta e acoperită cu perișori,
numiţi spatule.

Forma lor de spaltulă mică e perfectă
pentru ce are nevoie şopârla:

să se lipească şi să se dezlipească
la comandă.

Când şopârla îşi desfăşoară
degetele flexibile pe tavan,

spatulele ei îl ating la un unghi perfect
pentru exercitarea forţei Van der Waals.

Spatulele se aplatizează,
generând suprafaţă destulă

pentru ca petele,
încărcate pozitiv sau negativ,

să-şi găsească pete complementare
pe tavan.

Fiecare spatulă contribuie minimal
la adezivitatea prin forţe Van der Waal.

Dar o şopârlă are cam 2 miliarde

şi forţa lor cumulată e suficientă
să-i susţină greutatea.

De fapt, şopârla gecko ar putea atârna
de vârful unui singur deget.

Această super adezivitate
poate fi totuşi întreruptă

modificând puțin unghiul.

Aşa că şopârla
îşi dezlipeşte uşor piciorul,

grăbindu-se spre hrană
sau îndepărtându-se de răpitori.

Această strategie, folosind o pădure
de perişori de formă specială

ca să maximizeze forţele Van der Waals
între molecule obişnuite

a inspirat materiale făcute de om,

care imită uimitoarea
adezivitate a şopârlei.

Versiunile artificiale nu au ajuns încă
la nivelul degetelor şopârlei,

dar sunt suficiente
să permită unui adult matur

să se caţere pe un perete de sticlă
de aproape 8 m.

De fapt şi prada şopârlei
se foloseşte tot de forţe Van der Waals

ca să stea pe tavan.

Așadar, şopârla îşi desprinde degetele
şi cursa continuă.